運(yùn)用Ｍａｔｌａｂ７．０實(shí)現(xiàn)利用ＯＲＬ頭像數(shù)據(jù)庫的檢索

引言

數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、提取特征等的理論、方法和技術(shù)。一般，圖像處理是用計(jì)算機(jī)和實(shí)時(shí)硬件實(shí)現(xiàn)的，因此也稱之為計(jì)算機(jī)圖像處理（Computer Image Processing）。

在日常生活中，圖像處理已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。例如，電腦人像藝術(shù)，電視中的特殊效果，自動(dòng)售貨機(jī)的鈔票識(shí)別，郵政編碼的自動(dòng)識(shí)別和利用指紋、虹膜、面部等特征的身份識(shí)別等。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，很早以前就采用X射線透視、顯微鏡照片等來診斷疾病。現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)圖像處理已成為疾病診斷的重要手段，用一般攝影方法不能獲取的身體內(nèi)部的狀況，也能由特殊的圖像處理裝置獲取，最具有代表性的就是X射線CT（Computed Tomograph，計(jì)算機(jī)斷層攝像）。

1 數(shù)字圖像處理的目的

一般而言，對(duì)圖像進(jìn)行加工和分析主要有如下三方面的目的：

（1）提高圖像的視感質(zhì)量，以達(dá)到賞心悅目的目的。如去除圖像中的噪聲，改變圖像的亮度、顏色，增強(qiáng)圖像中的某些成份、抑制某些成份，對(duì)圖像進(jìn)行幾何變換等，從而改善圖像的質(zhì)量，以達(dá)到或真實(shí)的、或清晰的、或色彩豐富的、或意想不到的藝術(shù)效果。

（2）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，以便于計(jì)算機(jī)分析，例如，常用作模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺的預(yù)處理等。這些特征包括很多方面，如頻域特性、灰度／顏色特性、邊界／區(qū)域特性、紋理特性、形狀／拓?fù)涮匦约瓣P(guān)系結(jié)構(gòu)等。

（3）對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮，以便于圖像的存儲(chǔ)和傳輸。

2 數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容

不管圖像處理是何種目的，都需要用計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、加工和輸出，因此數(shù)字圖像處理研究的內(nèi)容主要有以下7個(gè)過程。

（1）圖像獲取、表示和表現(xiàn)。（Image Acquisition， Representation and Presentation）

該過程主要是把模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所能接受的數(shù)字形式，以及把數(shù)字圖像顯示和表現(xiàn)出來（如打印）。這一過程主要包括攝取圖像、光電轉(zhuǎn)換及數(shù)字化等幾個(gè)步驟。

（2）圖像復(fù)原。（Image Restoration）

當(dāng)造成圖像退化（圖像品質(zhì)下降）的原因已知時(shí)，復(fù)原技術(shù)可以對(duì)圖像進(jìn)行校正。圖像復(fù)原最關(guān)鍵的是對(duì)每種退化都需要有一個(gè)合理的模型。

（3）圖像增強(qiáng)。（Image Enhancement）

圖像增強(qiáng)是對(duì)圖像質(zhì)量在一般意義上的改善。當(dāng)無法知道圖像退化有關(guān)的定量信息時(shí)，可以使用圖像增強(qiáng)技術(shù)較為主觀地改善圖像的質(zhì)量。所以，圖像增強(qiáng)技術(shù)是用于改善圖像視感質(zhì)量所采取的一種方法。

（4）圖像分割。（Image Segmentation）

把圖像分成區(qū)域的過程就是圖像分割。圖像中通常包含多個(gè)對(duì)象，例如，一幅醫(yī)學(xué)圖像中顯示出正常的或有病變的各種器官和組織。圖像處理為達(dá)到識(shí)別和理解的目的，幾乎都必須按照一定的規(guī)則將圖像分割成區(qū)域，每個(gè)區(qū)域代表被成像的一個(gè)物體（或部分）。圖像自動(dòng)分割是圖像處理中最困難的問題之一。

（5）圖像分析。（Image Analyse）

圖像處理應(yīng)用的目標(biāo)幾乎均涉及圖像分析，即對(duì)圖像中的不同對(duì)象進(jìn)行分割、特征提取和表示，從而有利于計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分類、識(shí)別和理解。

（6）圖像重建。（Image Reconstruction）

圖像重建與上述的圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原等不同。圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原的輸入是圖像，處理后輸出的結(jié)果也是圖像，而圖像重建是指從數(shù)據(jù)到圖像的處理，即輸入的是某種數(shù)據(jù)，而經(jīng)過處理后得到的結(jié)果是圖像，CT就是圖像重建處理的典型應(yīng)用實(shí)例。

（7）圖像壓縮編碼（Image Coding）

圖像編碼主要是利用圖像信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性和人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特性，對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行高效編碼，即研究數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，目的是在保證圖像質(zhì)量的前提下壓縮數(shù)據(jù)，便于存儲(chǔ)和傳輸，以解決數(shù)據(jù)量大的矛盾。

3 Matlab和圖像處理工具箱的背景知識(shí)

Matlab是一種交互系統(tǒng)，其基本數(shù)據(jù)元素是并不要求確定維數(shù)的一個(gè)數(shù)組。這就允許人們用公式化方法求解許多技術(shù)計(jì)算問題，特別是涉及矩陣表示的問題。Matlab是matrix laboratory的縮寫，由LINPACK和ELSPACK項(xiàng)目開發(fā)，最初用于矩陣處理。Matlab對(duì)于研究、開發(fā)和分析也是首選的計(jì)算工具。Matlab中補(bǔ)充了許多針對(duì)于特定應(yīng)用的工具箱。圖象處理工具箱是一個(gè)Matlab函數(shù)，它擴(kuò)展了Matlab解決圖象處理問題的能力。

4 基于MATLAB的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

（1）功能。

利用ORL頭像數(shù)據(jù)庫，利用KL算法（PCA）實(shí)現(xiàn)對(duì)其中任意一個(gè)人的檢索（用Matlab實(shí)現(xiàn)）。

（2）主要程序。

function example(flag)

if nargin＜1；flag=’startup’；end%允許在無宗量輸入下，調(diào)用該函數(shù)

clf reset % ＜1＞

……

set(gcf，’menubar’，’none’);%刪除圖形窗工具條

str=’數(shù)字圖象處理作業(yè)’;

set(gcf，’name’，str，’numbertitle’，’off’);%書寫圖形窗名

……

set(h_sub2，’callback’，［...%%執(zhí)行關(guān)閉命令后，產(chǎn)生回調(diào)操作

’close，’，］)；……%

……

function mbookzzy(filename)

%mbookzzy.m在MATLAB指令窗中創(chuàng)建或打開Notebook文件

%filename已有的Notebook文件全名（或包含路徑名和擴(kuò)展名的）字符串

%調(diào)用mbookzzy新建Notebook文件

%mbookzzy(filename)打開已有Notebook文件

wp1=’progra~1’；%DOS識(shí)別’program files’目錄的簡(jiǎn)約符

wp2=’micros~2’；%DOS識(shí)別microsoft office’目錄的簡(jiǎn)約符

wtm=’作業(yè)’;%DOS識(shí)別’templates’目錄的簡(jiǎn)約符

wpathzzy=［’c:＼’，wp1，’＼’，wp2，’＼office＼winword.exe’］；

templatezzy=［’e:＼’，wtm，’＼題目要求.doc’］；

czzy=’/mmwNewNotebookFromCmdLines’；

switch(nargin)

case(0)

dos(［wpathzzy，templatezzy，czzy］);

case(1)

if~exist(filename)

error(’指定文件不在路徑上或不存在。’)

end

dos(［wpathzzy，filename，’’］)；

end.